次世代游戏:科技巨头对游戏业未来的看法

By Brian Crecente |
2021年4月8日
编者按:客座撰稿人Brian Crecente创立了电子游戏网站Kotaku,还与人共同创立了Polygon。他也是《滚石》和《视相Variety》的电子游戏编辑。他目前在Pad and Pixel为发行商和电子游戏业提供咨询。
在软件和引擎创新推动最新电子游戏发展的同时,硬件和不断进步的硬件技术也定义了次世代
 
游戏开发领域最重大的几次飞跃都是紧跟着新技术而来的——例如物理芯片,音频硬件的改进,以及最近固态硬盘的普及。

特别是固态硬盘,很好地证明了技术领域的重大变革对电子游戏开发行业立竿见影的影响。

这种影响在PlayStation 5的发布会上体现得最为明显,这种游戏机的一大特点就是配备了为高速数据流送而定制的SSD。这意味着它能够从SSD访问数据,并以创记录的速度将数据直接放入内存中的特定位置。主机输入输出系统的这一进步消除了以往存在于硬盘和处理器之间的巨大延迟,这种延迟正隐约成为新的限制因素。

只需要看看虚幻引擎的Nanite微多边形几何体工具就能知道,这种输入输出速度的提升可以给开发领域带来多大的进步。

Nanite会把图像分解为数以百万计或十亿计的可伸缩三角形。然后,该软件会只把摄像机能够看到的数据(它会通过一种非常精确的算法去除没有正对摄像机或者被其他东西遮挡的所有内容)从高速SSD直接流送到主机的内存。

“这样一来,就不需要给一个3D模型准备多个LOD版本了。”Epic Games的Sjoerd De Jong说,“但是为了让这种办法见效,必须能够非常快速地访问数据,并在不再需要这些数据时同样快速地清除它们。SSD的超快速度使内容可以近乎即时地完成加载。多年来,图形领域的主要焦点一直都在3D功能上,但这些功能已经开始受到旧式机械硬盘速度的拖累。如今随着SSD成为标准,图形功能将在硬盘推动下发生变革,这在3D游戏史上也许是破天荒的头一回。”

固态硬盘只不过是为游戏制作者和玩家赋能的众多硬件进步之一。外星人、AMD、英特尔、罗技和英伟达在这些年里都曾经历过多次技术换代,它们分享了各自对这一话题的看法。

外星人

外星人的沟通主管Eddy Goyanes认为,更具沉浸性的游戏体验将取决于计算机与玩家的眼睛、耳朵和指尖的复杂交流。

“也就是说,显示技术将以提供更流畅的动作和更丰富的图形为目标。”他说。

以该公司为例,它在2018年决定为其笔记本电脑提供四种不同的显示面板技术。显示屏的选择由此包含了刷新率从60Hz、144Hz、240Hz到360Hz的各种全高清屏幕,甚至还有超高清的OLED显示屏。 

“在我们的双手与PC接触的界面上,我们也看到了种种发展,包括从触摸板到键盘和鼠标的各种设备。”Goyanes说,“它们全都在性能与人类工程学方面不断进步。这些进步都是有意而为,理由多种多样,包括:在游戏中为玩家提供优势,展示其设置的美感,增加按键行程,提高鼠标的握持舒适感,乃至在玩家畅玩心爱的游戏时提供隐喻性延伸。”
外星人的Aurora R10锐龙版
“为了提供更吸引人、更丰富、更有趣的体验,这些渐进式的技术改进在今后若干年里不太可能停止发展。”外星人也花了相当多的时间来发现和解决游戏方面的新痛点。

“在一些圈子里有句俗话,‘要知道你有多强,得看你最弱的环节。’把这话运用到PC游戏领域,也可以看到一些类似的现象。”他说,“在存储器方面就是这样。过去十年里,越来越多的游戏玩家为了缩短其PC在游戏、个人文件和程序中的加载时间,选择了将固态技术加入其系统。在联网方面也是如此。去年外星人的游戏本开始采用2.5吉比特以太网连接和802.11ax无线连接技术。在互联网方面,我们也看到和听到了许多关于5G网络和云游戏的动态。”

“这些基础都致力于更快地提供内容,消除内容加载和提供方面的瓶颈,但目前很难说哪些技术将会全面成熟,哪些技术将会最长久地存在。”

AMD

作为CPU兼GPU供应商,AMD在发现硬件需求和确定未来硬件发展方向上拥有独特的优势。

AMD图形业务部的部门副总裁兼总经理Scott Herkelman认为,在更高保真度的画面、更强大的硬件和创新效果的共同作用下,未来的电子游戏在逼真度上将更胜以往。

“比方说,光线追踪可以实现令人惊叹的更逼真画面,而这种技术现在已经可以用于搭载AMD CPU和AMD RDNA 2架构GPU的多种游戏平台——包括PC、笔记本电脑和Xbox Series X与PlayStation 5主机。”Herkelman说。

“与此同时,另一些技术将空前地降低开发者将精彩的功能做进未来游戏的难度,而AMD正在为了这一目标与Epic等开发者密切合作。”

这方面的一个例子就是DirectX 12 Ultimate API对开发过程的简化,它允许开发者使用通用的图形API和图形架构为同样使用AMD RDNA 2图形技术的PC和Xbox Series X主机开发游戏。这样一来,开发者就能更快地将光线追踪之类的先进效果添加到更多游戏。他还指出,DirectX 12 Ultimate还提供可变速率着色(VRS)、网格体着色器和采样器反馈等功能,同样可以让开发者创作出更具沉浸感的游戏环境。Herkelman又补充说,AMD的RDNA 2 GPU将提供更上档次的高性能,满足次时代游戏的苛刻性能要求。
从运行AMD锐龙处理器和AMD Radeon RX显卡的PC上截取的《众神陨落》画面
“不仅如此。”他说,“我们与整个生态系统中其他技术提供商的合作将确保提供尽可能好的端到端游戏体验,例如我们正与显示设备制造商合作,在次世代显示器中整合AMD FreeSync技术,提供无卡顿的流畅游戏画面。”

但是这种对于新一代更高保真度、更逼真的画面和效果的追求是要付出代价的,既需要更多CPU核心,也需要更高的显卡性能。

“以光线追踪为例,它对性能的要求比传统的光栅化技术更高。”Herkelman如此说。他还指出AMD既提供CPU也提供GPU,因此该公司在与游戏生态系统合作改进视觉体验方面拥有独特优势。

正是凭借这样的认知,他们才会推出各种新技术,例如通过在AMD CPU和GPU之间自动调配算力来优化性能的AMD SmartShift,以及使CPU能够全面访问高速GPU显存的AMD Smart Access Memory。

“既然视觉保真度日益提高,游戏自然会变得越来越大,需要更多空间来存放高分辨率纹理,还可能导致加载时间延长。”Herkelman说,“为了缓解这个潜在的瓶颈,新一代游戏PC和主机将采用快速的PCIe 4.0存储器,大大缩短加载时间。”该公司还致力于易用性问题的改进。

“另外还有许多技术将使游戏变得更流畅、更具沉浸感和更灵敏地响应,例如AMD FidelityFX开发者工具包将提供更锐利、更清晰的画面,而Radeon Anti-Lag可以缩短从键鼠点击到屏幕上相应响应之间的延迟——在电子竞技类和其他类型游戏中提供竞争优势。”他说。

所有这些改进和技术进步将会提供更具沉浸性的、令人惊叹的游戏体验,包括更激动人心的特效、电影级的视觉保真度和不可思议的性能,而加载时间问题也将不复存在。

“所有这些改进和技术进步将会产生更好的游戏体验,减少等待时间,提升特效精彩程度,提高性能,并提供不可思议的视觉保真度。”

英特尔

英特尔公司的游戏业解决方案总经理Kim Pallister说,英特尔的核心理念是:PC作为开放性和通用性首屈一指的高性能游戏平台,将继续成为孕育创新的最佳温床,并以此推动游戏体验进步。这家公司相信,在几大关键趋势的引领下,未来10年内游戏体验将发生巨大的进步。

他表示,云计算所带来的可用性提高将使游戏更胜以往。

“尤其激动人心的是那些同时利用了强大客户端和云端计算及存储能力的游戏。”他说。

这将允许开发商显著增加在后端计算上的投入,从而扩展他们创造的游戏场景的规模与并发玩家数量——同时提高在这些场景中可能实现的交互程度。

“基于服务器的物理计算是一个常见的瓶颈,具有进一步加强并行化的巨大潜力,而这将使游戏在更大、更丰富、玩家更多的场景中实现更精细、更逼真的交互。”他补充说,“Epic在《堡垒之夜》中举办的有超多玩家参与的大型活动,或者微软在《微软模拟飞行》中流送的高度精细的世界场景,这些还只是开始。云技术将帮助游戏创作者在开发工作流程中使用数据中心,依靠机器学习提高资产的质量和多样性,乃至改进NPC的AI和动画(例如DeepMotion)。如今有了服务器端的海量算力,研究者就可以自由开发并轻松部署越来越多基于算法的改进,以解决用户体验的各方面问题(例如降噪/超级采样)。”英特尔正在关注的另一个重大趋势是底层硅晶功率、效率和并行能力的持续改进。

Pallister说,这将继续为开发者提供改进客户端与服务器计算的机会,同时编译器和工具方面将会有层出不穷的进步来改进所有类型游戏的功能和效率。他举出了该公司与Epic合作使用ISPC提高Chaos物理系统性能的例子。
图像来自《微软模拟飞行》
“从根本上说,游戏体验有太多方面受限于功率——无论是数据中心的能耗成本还是笔记本电脑的发热限制——我们正在重点改善英特尔全系列产品的功率/性能比,使广大开发者都能受益,”他说。“此外,要控制游戏开发在人力方面(例如美术师的生产力)日益上涨的成本,就必须越来越多地依靠云计算和机器学习方法,所以我们期待AI和Nanite之类的工具能够大力加强当今的工作流程。”

最后,随着游戏持续推动技术进步,英特尔相信我们将看到各种平台日益成熟和广泛地满足用户各方面的体验需求。

这方面已经出现了一个例子,就是业界早先对帧率的关注已经扩展到延迟和加载时间等方面。

“我们知道,游戏玩家的需求和期望是不尽相同的,我们看到PC产业正在继续采用和发展众多解决方案——既有高性能的轻薄笔记本电脑,也有配备1440/240Hz显示屏的‘电竞’专用笔记本,或者另辟蹊径以4K HDR为卖点的,还有利用CPU<->GPU算力共享方面的技术进步延长电池使用时间的。”Pallister说,“SSD的普及和SSD数据解压速度的进步当然也会提高人们对于‘瞬时加载’和丰富环境流送(例如Nanite)的期待。在接下来的这10年里,应该会继续出现各种技术进步,尤其是在竞争激烈的PC领域,因为该领域中开放的标准将会比一些封闭的游戏生态系统更快地推动进步。”

“我们相信这种对于用户体验的全面关注将会从游戏内的元素和质量扩展到游戏外的通信和流送,使用计算性能支持健壮的抗抑郁解决方案,改进语音和视频,方便共享和流送,从而催生乐趣大大增加的高质量在线体验。”

罗技

虽然计算能力和图形保真度方面的创新往往是游戏技术领域最引人注目的进度,但罗技公司却有不同的视角。这家公司认为,本世代在鼠标、键盘和手柄等外设的定制化方面取得的进步才是影响最大的。

“无障碍控制器是推广游戏、让每个人都能享受游戏乐趣的一大进步。”罗技的战略伙伴关系经理Curtis Brown说。

罗技的G自适应游戏套件与微软的Xbox无障碍控制器兼容,提供多种按钮与开关选择,使用户能够创造出最适合自己个人需求的控制器。

“这样一来就出现了一个全新的群体,他们能够按自己想要的方式来玩游戏。”Brown说,“无论是有色盲,有听力困难还是没有开车的天分,我们中间有许多人很看重玩游戏的方式。这是大型公司为了改变叙事,让人人都能玩上游戏并享受乐趣而做出的、最早的重大举措之一。”
罗技的G自适应游戏套件
过去几年里,罗技还反思了它的外设思路。结果是罗技决定重新设计它的许多产品,确保它们是为明确的任务和目的而打造的。这意味着既要确保公司的鼠标产品能适应各种手部尺寸,也要开发种类更多的键盘产品,以适应从日常使用到专业电竞的各种需求。

Brown相信,在即将来临的次世代外设浪潮中,各种更精确、更快速的鼠标传感器将得到普及,键盘开关将会提供种类更多的触觉体验,而电子竞技的兴起也会继续推动人们对各种高端外设的需求。

对罗技这样的公司来说,长期以来最关注的问题都是和计算机的输入/输出交互有关。Brown表示,如今USB-C开始成为主流,为需要更强功能、更快连接速度的设备开启了诸多可能。他也指出,无线设备将会继续发展,最终有可能取代有线设备。

英伟达

英伟达的游戏技术全球公关负责人Brian Burke认为,光线追踪是游戏开发领域自2002年的DirectX 9像素着色以来最大的进步。

“它正在改变游戏的外观、游玩方式乃至开发方式。”他说,“英伟达在2018年发布了GeForce RTX GPU,添加了专用的RT核心以加快光线追踪运算,使其能够在游戏中实时执行,从而首开将实时光线追踪用于游戏的先河。全世界最热门的游戏系列都添加了它,最流行的游戏引擎和API以及数十种内容创作和设计应用程序都支持了它。如今连主机也支持光线追踪了。”

他也指出,游戏产业才刚刚开始探索光线追踪对于游戏的意义。

“考虑到光照、阴影、反光等改进,在图像质量方面自然不必多说。”Burke说,“但是它还能改变游戏玩法。” 

“我们已经在市面上看到了第一个在核心游戏玩法中运用了光线追踪的游戏:《Stay in the Light》。它使用光线追踪来表现镜子中的反光,玩家在随机生成的地下城中游览时可以用反光阻止怪物前进。在随机生成的地图中很难烘焙反光,所以这个游戏才使用了光线追踪。现在可以把这个概念扩展到其他游戏类型。在第一人称射击游戏中,阴影可以暴露敌人的位置,而反光可以照出敌人的移动。想象一下,光线追踪的阴影和全局光照在恐怖游戏中会有怎样的表现吧。”

Burke还认为,AI是一种正在快速改变我们所做的一切的技术,游戏也不例外。
“AI将使游戏业在渲染、物理、动画乃至广播方面都发生革命性的变化。”他说,“英伟达的DLSS技术就是实时AI应用于游戏的初期例子。它先以较低的分辨率渲染游戏,然后使用NVIDIA RTX GPU上的专用AI硬件(叫做Tensor Core)将游戏提升到原生分辨率。由此得到的图像质量可以与原生分辨率图像媲美,但在性能上却有30-70%的飞跃。实践已经证明,DLSS是光线追踪的重要伴侣,因为它提供了性能提升空间,使用户能够充分利用光线追踪设置,提高输出分辨率,乃至延长笔记本电脑的电池使用时间。DLSS已经被运用于《赛博朋克2077》、《死亡搁浅》、《控制》、《我的世界光追版》和《堡垒之夜》等游戏。”

Burke表示,光线追踪技术的普及和“越来越美丽的像素”对GPU中的着色器核心提出了极高要求。

“为了应对这个问题,NVIDIA RTX GPU已经添加了用于光线追踪的专用RT核心,还创造了DLSS等智能AI技术,在减少像素渲染量的同时仍能实现理想的分辨率和图像质量。”

最后Burke提到,光线追踪将对开发者的生活质量问题产生重大影响。

“传统的光栅化图形要求使用光源烘焙等技巧来实现接近真实的阴影、反光和光照。”他说,“有了光线追踪,就可以精确模拟环境中的光线,不需要使用预先烘焙和特殊技巧就能获得逼真的外观。这将为游戏开发者节省大量时间,大大提高他们的生活质量。”

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